葡萄籽中原花青素提取工艺优化_崔长伟.pdf

食品工业 2023 年第44卷第 1 期 100 工艺技术葡萄籽中原花青素提取工艺优化崔长伟，马彤彤*，束廷廷，李洋，张梦婷，王艳君楚雄师范学院资源环境与化学学院（楚雄 675000）摘要以葡萄籽为原料,探究超声波提取法、有机溶剂提取法及酶提取法对原花青素提取率的影响,3种方法之间具有显著性差异(P0.05),各有优缺点。将3种方法进行结合,进行优势互补,使提取工艺更加优化。通过对比分析,选取提取效果好、操作简便、节约资源的超声波辅助酶提取法,通过单因素试验和正交试验,进行葡萄籽中原花青素提取工艺优化研究。超声波辅助酶提取法探究的最优提取原花青素工艺为超声功率250 W、超声时间45 min、料液比135 g/mL、加酶量1.3%、乙醇体积分数60%、酶解温度50。利用超声波辅助酶提取法提取原花青素可行性较高,旨在提高产业的综合加工能力和原料利用率,并改善环境。关键词葡萄籽;原花青素;超声波辅助酶提取法;正交试验Optimization of Proanthocyanidin Extraction Process in Grape SeedsCUI Changwei,MA Tongtong*,SHU Tingting,LI Yang,ZHANG Mengting,WANG YanjunDepartment of Environment and Chemistry,Chuxiong Normal University(Chuxiong 675000)Abstract Using grape seeds as raw materials,the effects of ultrasonic extraction,organic solvent extraction and enzyme extraction on the extraction rate of proanthocyanidins were explored,there were significant differences(P0.05)among the three methods,each with advantages and disadvantages,and the three methods were combined to complement each others advantages and to make the extraction process more optimized.Through comparative analysis,the ultrasonic auxiliary enzyme extraction method with good extraction effect,simple operation and resource saving,through univariate experiments and orthogonal experiments,the optimization of the extraction process of proanthocyanidins in grape seeds was carried out,and the ultrasonic auxiliary enzyme extraction method explored the optimal process of extracting proanthocyanidins as follows:ultrasonic power of 250 W,ultrasonic time of 45 min,material-to-liquid ratio of 135 g/mL,enzymatic amount of 1.3%,ethanol concentration of 60%,and enzymatic lysis temperature of 50.The use of ultrasonic-assisted enzyme extraction method to extract proanthocyanidins is highly feasible,and it is expected to improve the comprehensive processing capacity and raw material utilization rate of the industry and improve the environment.Keywords grape seeds;proanthocyanidins;ultrasonic assisted enzyme extraction;orthogonal experiments葡萄作为世界上产量最大、种植面积最广的水果之一，葡萄种植主要以欧洲种（Vtis vinifera）和美国种（Vitis labrusca）为主，我国葡萄产量丰富，年鲜果产量可达千万吨。葡萄在加工时会产生葡萄籽副产物，葡萄籽一般用作饲料、肥料，其中含有的多种物质未被利用，葡萄酒生产会产生大量废弃物，如处理不当，会造成环境污染和资源浪费。在葡萄籽中，原花青素含量在5%8%之内，原花青素是一种多酚化nitrite and organic acid contents in traditional pickled Chinese cabbageJ.Food Process Preserve,2009,33:175-186.5 胡红芹,张桂红.乳酸菌发酵在食品加工中的应用J.现代食品,2019(6):20-22.6 张志国,孙迪.泡制香椿亚硝酸盐变化规律及其降低措施研究J.中国调味品,2016,41(1):30-34.7 刘军雷,任广跃,段续,等.香椿芽腌制过程中亚硝酸盐含量变化及控制J.食品与机械,2017,33(11):80-85.8 徐文博,杨海艳,谢美华,等.不同预处理方法对香椿中主要成分的影响J.黑龙江农业科学,2015(11):135-139.9 惠明,李光磊,赵松离.乳酸发酵香椿芽新工艺研究J.食品科学,2002,23(6):85-88.10 食品安全国家标准审评委员会.食品安全国家标准 食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定:GB 5009.332016S.北京:中国标准出版社,2016.11 赵国忠,王梦颖,韩俊艳,等.东北酸菜品质评定及发酵优良菌株筛选J.中国酿造,2014,33(8):33-37.12 赵丹,杜仁鹏,王瑶,等.副干酪乳杆菌HD1.7发酵酸菜与商品酸菜代谢物比较与品质评价J.食品科学,2017,38(10):6-11.13 周志才,王美兰.香椿腌制及储藏过程中品质变化的研究J.食品科学,2004,25(12):180-183.14 李楠.红香椿中特征性风味物质的鉴定及其在加工过程中的变化D.天津:天津科技大学,2017:18-60.101 工艺技术 食品工业 2023 年第44卷第 1 期合物，由不同数量的（+）-儿茶素（+）-catechin和表儿茶素（-）-Epicatechin1单体缩合而成的聚合物2，其抗氧化功效是维生素C的20倍、维生素E的50倍，具有抗辐射、抗肿瘤、抗衰老、治疗心血管疾病、提高免疫功能、预防神经退行性改变等作用3-5。原花青素的亲水性较好，易溶于多种有机溶剂中，如甲醇、乙醇、丙酮等。越来越多的科学家对原花青素的提取进行探究，他们对各种各样植物中的原花青素进行提取，将其利用在其他产品中。原花青素的提取方法主要包括溶剂提取法、超声辅助提取法、微波辅助提取法、超声-微波协同提取法、超临界CO2提取法及酶辅助提取法，这些方法各有优缺点，根据实际条件选用合适的提取方法，或将几种方法配合使用，以达到最佳提取效果7。王文君等7利用索氏提取法、热回流法、超声波提取法提取紫番薯原花青素，其中超声波提取法提取效果好。李俊儒等8对比有机溶剂提取法、微波辅助提取法、超声波辅助提取法和酶提取法在提取条件和提取率等方面的异同。结合试验条件，有机溶剂提取法、超声波提取法、酶提取法进行试验可行性较高。方法相互结合的试验也有研究，但是几种方法同时对比的研究较少。俞腾飞等9对葡萄籽采用纤维素酶-超声波辅助法提取原花青素的工艺研究，并且与超声波提取法形成对比，但是该试验存在一定局限性，其并未探究其他结合的方法。鉴于此，开展单一方法及复合方法提取原花青素的对比试验，综合考虑试验成本、试验环境、提取效果等，选择理想的试验方法。结合单因素试验和正交试验，得出葡萄籽原花青素提取的最佳工艺条件，以期提高产业的综合加工能力和原料利用率，改善环境，实现变废为宝，带动农产品发展。1材料与方法1.1材料、仪器及试剂1.1.1试验材料紫葡萄籽（新疆市售）。1.1.2仪器与设备电子分析天平SQP，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；电热鼓风干燥箱（DHG-9070A，上海一恒科学仪器有限公司）；超微粉碎机（800Y，武义海纳电器有限公司）；循环水式多用真空泵（SHZ-D，上海力辰邦西仪器科技有限公司）；超声波清洗器（SK8210HP，上海科导超声仪器有限公司）；恒温水浴锅（HWS-26，上海博讯实业有限公司医疗设备厂）；紫外可见分光光度计（UV-5500，上海元析仪器有限公司）；酸度计Sartorius PB-10，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司。1.1.3主要分析试剂石油醚（沸程3060，天津市富宇精细化工有限公司）；正丁醇（含量99.5%，天津市大茂化学试剂厂）；六水合硫酸铁（）铵（硫酸亚铁铵，含量99.5%，汕头市西陇化工有限公司）；无水乙醇（含量99.7%，成都市科隆化学品有限公司）；盐酸（含量36.0%38.0%，成都市科龙化工试剂厂）；三氯化铁（含量99.00%，重庆吉元化学有限公司）；柠檬酸（含量99.5%，天津市大茂化学试剂厂）；磷酸氢二钠（含量99.00%，天津市凤船化学试剂有限公司）；原花青素标准品（纯度95%，北京索莱宝科技有限公司）。试验所用试剂均为分析纯。1.2试验方法1.2.1工艺流程图工艺流程如图1所示，葡萄籽中提取原花色素研究成熟完善的工艺为超声波提取法、有机溶剂提取法、酶提取法3种，但是各种方法结合文献分析各有其缺点，此次试验通过葡萄籽原料的预处理、催化剂的选择等将3种方法两两结合进行优势互补，从而结合正交试验的结果，从提取率、成本投入、环保等角度进行评价，从而筛选更有利于葡萄籽中原花色素的提取工艺方法。图1原花青素提取工艺流程图1.2.2葡萄籽的预处理将市售葡萄籽在鼓风烘干箱中烘至恒重，使用粉碎机进行葡萄籽的破碎，并用0.425 mm孔径（40目）*通信作者食品工业 2023 年第44卷第 1 期 102 工艺技术筛进行筛选，将过筛的葡萄籽粉使用石油醚进行脱脂，其比例14，在0 下脱脂48 h，脱脂结束使用真空泵进行抽滤，抽滤结束后在鼓风烘干箱中将葡萄籽粉烘至恒重。1.2.3催化剂选择 采用超声波提取法、有机溶剂提取法、酶提取法的工艺，分别使用硫酸亚铁铵和三氯化铁作为催化剂，根据其提取率，研究催化剂对于葡萄籽中原花青素提取的影响。1.2.4标准曲线的绘制按郗艳丽等10方法稍作修改。精密称取10 mg原花青素标准品，放在10 mL容量瓶中，加入50%乙醇溶解且定容至刻度，摇匀，得质量浓度为1.0 mg/mL的原花青素标准品，分别取0，0.05，0.1，0.15，0.2和0.25 mL标准品置于25 mL比色管中，加入50%乙醇至1 mL，加入6.0 mL的正丁醇-盐酸溶液（体积比为955）和0.2 mL 2%硫酸亚铁铵溶液（2 mol/L的盐酸溶液溶解），摇匀并用正丁醇定容至10 mL，沸水浴加热40 min，显色后立即使用冰水冷却20 min，在550 nm处比色测定。1.2.5原花青素提取率的计算取1 mL粗提取液进行稀释定容，然后进行原花青素含量的测定，根据式（1）计算原花青素提取率11。原花青素提取率=cmv/（1 000）（1）式中：c为回归方程得到的质量浓